[发明专利]ADA’DA型全稠环小分子及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种ADA’DA型全稠环有机小分子及其制备方法与应用，属于有机功能材料与光伏电池技术领域。解决了现有技术中光伏小分子受体材料稳定性差的技术问题。本发明提供的有机小分子采用完全稠并的ADA’DA构型分子骨架，其中，A’为中心核，A为末端基团，A’和A作为拉电子单元，D为连接单元，作为给电子单元。实验结果表明，该ADA’DA型全稠环有机小分子，具有高的化学稳定性和光稳定性，且骨架平面性较好，电荷传输性质优异，分别通过调控中心核、连接单元和末端基团的推拉电子能力，可以实现HOMO/LUMO能级的精准调控，进而实现吸收光谱的调控，能够作为电子受体应用于有机太阳能电池可以实现优异的器件性能。

技术领域

本发明属于有机功能材料与光伏电池技术领域，具体涉及一种ADA’DA型全稠环有机小分子及其制备方法与应用。

背景技术

有机太阳能电池具有柔性、质量轻、半透明、可进行低成本溶液加工等特点，有望在便携式、可穿戴式能源以及建筑一体化光伏技术中得到应用。有机太阳能电池的研究核心是由电子给体和电子受体共混而成的活性层，而高分子或小分子都可作为电子给体或电子受体。相比高分子，有机小分子的结构确定，不存在批次重复性问题，在实际应用发展中具备优势。而近年来非富勒烯小分子电子受体材料的快速发展，极大地提升了有机太阳能电池的能量转化效率，推动了有机太阳能电池向实用化发展。因此有机小分子受体材料的开发是有机太阳能电池活性层发展的核心。

在实用化发展中，有机太阳能电池器件除了要求高的能量转换效率外，高稳定性是其必然要求，以保证器件高效稳定的能量输出。然而现有的主流的小分子受体材料多为A-D-A或A-DA’D-A构型，其中A为拉电子单元，D为给电子单元。在该类分子中中心核(D单元或DA’D单元)与末端基团(A单元)通过单键相连接，且在连接处有碳碳双键，从而使材料具有较差的化学稳定性和光稳定性。此外，单键的旋转会导致分子的振动，增加分子的重组能，进而影响器件性能。因此，如何通过合理的化学结构设计，解决现有技术中小分子受体材料稳定性较差的问题，开发出高效稳定的小分子受体材料，已成为领域内诸多研究人员亟待解决的问题之一。

发明内容

为了解决现有技术中光伏小分子受体材料稳定性差的技术问题，本发明提供一种ADA’DA型全稠环有机小分子及其制备方法与应用。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明提供一类ADA’DA型全稠环有机小分子，其中，A’为中心核，D为连接单元，A为末端基团，且D与A和A’的连接方式均为稠并；

所述A’为以下结构中的一种：

式中，R₁为以下结构中的一种，m为1～24的整数，n为0～10的整数，x为 1～20的整数，y为1～20的整数；

所述D为以下结构中的一种：

R₂为以下结构中的一种，m为1～24的整数，n为0～10的整数，x为1～20 的整数，y为1～20的整数；

所述A为以下结构中的一种：

式中，Z为H、F、Cl、Br中的一种。

优选的是，所述ADA’DA型全稠环有机小分子的结构式为1～78中的一种；

本发明还提供上述ADA’DA型全稠环小分子的制备方法，步骤如下：